15N双标记量化亚热带红壤氮素转化关键过程的机理研究

科技成果来源：云南科技成果库;
地区：云南
成果名称：15N双标记量化亚热带红壤氮素转化关键过程的机理研究
成果完成单位：云南农业大学1;南京师范大学2;中国科学院南京土壤研究所3;
成果完成人：续勇波1;蔡祖聪2;张金波2;王慎强3;
成果类型：基础研究
技术领域：农业科学研究与试验发展
成果简介： 近十年来，项目组在国家自然科学基金委和云南省科技厅的大力支持下，围绕中国湿润亚热带不同利用方式土壤的氮素转化过程，率先在国内建立了采用15N稳定同位素成对标记法结合MCMC(Markov chain Monte Carlo)优化数值模型，计算10个同时发生的土壤氮转化过程的初级转化速率的研究方法，系统地阐明了不同利用方式下亚热带土壤氮转化规律、特性、影响因素、作用机理及其生态环境意义，获得了以下创新性研究成果： 通过大样本量采样，系统深入地研究了中国湿润亚热带土壤第四纪红土、第三纪红砂岩和花岗岩三种成土母质和稻田、茶园、林地、灌丛和旱地五种利用方式下的土壤氮素反硝化特性、影响因素和生态环境意义。阐明了亚热带土壤氧化物含量高导致的氧化势高是其反硝化较弱的主要原因。 建立了反硝化过程中可同时测定N₂O产生速率和还原速率的模型，突破了以往孤立静止地分别研究N₂O的产生和还原在方法上的局限，实现了在N₂O产生和进一步还原为N₂的自然连续进程中，同时测定N₂O生成速率和还原速率，为正确评估亚热带土壤反硝化N2O净生成量及全球氮收支平衡提供了科学依据。 阐明了湿润亚热带高温多雨环境条件下，酸性森林土壤硝化作用弱、硝态氮同化作用强从而使无机氮以铵态氮形态为主，降低淋溶风险的保氮机理，通过增强异养硝化和有机氮周转速率发挥其土壤供氮机理。科学解答了湿润亚热带地区风化淋溶强烈而移动性较大的氮却能在土壤中处于饱和状态的机理。 揭示了土地利用方式的变化对氮转化速率的影响，阐明了亚热带农业利用激发土壤自养硝化过程，同时明显抑制硝态氮同化能力，导致土壤以硝态氮为主，增加淋溶、径流和反硝化损失风险，削弱亚热带自然土壤保氮能力的机理。 相关成果发表论文30篇，其中SCI论文8篇，EI论文1篇。SCI累计影响因子21，合计SCI他引162次。主编出版专著3部，授权实用新型专利4项。这些科学发现深化了对亚热带土壤氮转化过程及其机理的认识，丰富了亚热带土壤氮素循环理论，为该地区土壤氮素管理，科学评估氮素的生态环境效应提供了重要科学依据。 相关成果被国家自然科学基金委网站给予了报道和评论，文中指出："审稿专家高度评价了这项工作的意义，认为文章所阐述的研究发现丰富了对土壤氮转化过程的认识，阐明了亚热带森林土壤供氮和保氮机理，对于该地区活性氮调控具有积极意义。"同行专家的成果评价意见认为"该成果总体达到国际先进水平，其中关于亚热带土壤氮素反硝化定量模型研究方面处于国际领先水平"。
成果登记/完成年份：2018年
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